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Impressão artística do estudo ALICE da transparência da Via Láctea à antimatéria (Imagem: Cluster ORIGINS, Universidade Técnica de Munique)
A descoberta ajudará nas pesquisas baseadas no espaço e em balões por antimatéria que pode ter se originado da matéria escura.
A contraparte de antimatéria de um núcleo atômico leve pode percorrer uma longa distância na Via Láctea sem ser absorvida, mostra a colaboração internacional ALICE em um artigo publicado hoje na Nature Physics . A descoberta, obtida pela alimentação de dados sobre núcleos de anti-hélio produzidos no Grande Colisor de Hádrons (LHC) em modelos, ajudará nas pesquisas baseadas no espaço e em balões por antimatéria que pode ter se originado da matéria escura .
Núcleos leves de antimatéria, como antideuteron e antihélio, foram produzidos na Terra, em aceleradores de partículas, mas ainda não foram observados com certeza vindos do espaço sideral. No espaço, tais antinúcleos, assim como antiprótons, podem ser criados em colisões entre raios cósmicos e o meio interestelar, mas também podem ser produzidos quando partículas hipotéticas que podem compor a matéria escura que permeia o Universo se aniquilam.
Experimentos baseados no espaço, como o AMS , que foi montado no CERN e está instalado na Estação Espacial Internacional, estão, portanto, procurando por núcleos leves de antimatéria em um esforço para procurar matéria escura, assim como a próxima missão de balão GAPS .
Para descobrir se a matéria escura é a fonte por trás de possíveis detecções de antinúcleos de luz do espaço sideral, os físicos precisam determinar o número, ou mais precisamente o “fluxo”, de antinúcleos de luz que se espera que alcancem a localização próxima à Terra desses experimentos. Esse fluxo depende de características como o tipo exato de fonte de antimatéria em nossa Galáxia e a taxa na qual ela produz antinúcleos, mas também na taxa na qual os antinúcleos devem desaparecer mais tarde por aniquilação ou absorção quando encontram matéria normal em sua jornada para Terra.
É aqui que entra o novo estudo da colaboração ALICE . Ao investigar como os núcleos de anti-hélio-3 1 produzidos em colisões de íons pesados e de prótons no LHC interagem com o detector ALICE, os pesquisadores do ALICE foram capazes de medir, para o primeira vez, a taxa na qual os núcleos de anti-hélio-3 desaparecem quando encontram matéria normal. Nesta análise, o material do detector ALICE serve como a matéria normal com a qual os antinúcleos interagem.
Em seguida, os pesquisadores do ALICE incorporaram a taxa de desaparecimento obtida em um programa de computador disponível ao público chamado GALPROP, que simula a propagação de partículas cósmicas, incluindo antinúcleos, na Galáxia. Eles consideraram dois modelos do fluxo de núcleos de anti-hélio-3 esperados perto da Terra após a jornada dos núcleos de fontes na Via Láctea. Um modelo assume que as fontes são colisões de raios cósmicos com o meio interestelar, e o outro as descreve como partículas hipotéticas de matéria escura chamadas partículas massivas de interação fraca (WIMPs).
Para cada modelo, a equipe do ALICE estimou a transparência da Via Láctea aos núcleos de anti-hélio-3, ou seja, a capacidade da Galáxia de deixar os núcleos passarem sem serem absorvidos. Fizeram isso dividindo o fluxo obtido com e sem desaparecimento de antinúcleos.
Para o modelo de matéria escura, os pesquisadores do ALICE obtiveram uma transparência de cerca de 50%, enquanto para o modelo de raios cósmicos a transparência variou de 25% a 90% dependendo da energia do antinúcleo. Esses valores de transparência mostram que núcleos de anti-hélio-3 originários de matéria escura ou colisões de raios cósmicos podem percorrer longas distâncias – de vários kiloparsecs 2 – na Via Láctea sem serem absorvidos.
“Nossos resultados mostram, pela primeira vez com base em uma medição de absorção direta, que os núcleos de anti-hélio-3 vindos do centro de nossa Galáxia podem alcançar locais próximos à Terra”, disse Andrea Dainese, coordenadora de física do ALICE.
“Nossas descobertas demonstram que as buscas por núcleos leves de antimatéria do espaço sideral continuam sendo uma maneira poderosa de caçar matéria escura”, disse o porta-voz do ALICE, Luciano Musa.
Fonte: CERN / Publicado 17-12-2022
https://home.cern/news/news/physics/alice-estimates-how-transparent-milky-way-antimatter
Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
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